Учебное пособие 800430

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский государственный технический университет

М.В. Скоробогатов

ИНФОРМАТИКА Часть 1

Учебное пособие

Рекомендовано

Учебно-методическим объединением по образованию в области автоматики, электроники, микроэлектроники и радиотехники в качестве учебного пособия для студентов радиотехнических специальностей вузов

Воронеж 2003

2

УДК 681.3(075)

Скоробогатов М.В. Информатика: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. Ч.1. 160 с.

В учебном пособии рассматриваются методы классификации компьютеров, их устройство и возможности, состав вычислительной системы, внутренние и периферийные устройства, устройства ввода и вывода информации и их технические характеристики. Также в пособии рассмотрено программное обеспечение, наиболее используемое в настоящее время. Рассмотрена операционная система Windows 98 ее функции и настройка. Подробно приведена структура всемирной компьютерной сети Интернет и основное программное обеспечение, используемое при работе в ней.

Пособие является дополнительным материалом при изучении курса "Информатика", предназначено для студентов специальности 200800 "Проектирование и технология производства РЭС" и других технических специальностей.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе Microsoft Word XP и содержится в файле "ПОСОБИЕ ИНФОРМАТИКА ЧАСТЬ1_42.doc".

Табл. 4. Ил. 36. Библиогр.: 14 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов. Рецензенты: Научно-технический совет ОАО "Электросигнал";

д-р техн. наук, проф. Н.И. Баранников

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

Скоробогатов М.В., 2003 Оформление. Воронежский

государственный технический университет, 2003

3

ВВЕДЕНИЕ

Широкое распространение компьютерной техники в различные отрасли промышленности и жизнедеятельности человека, а также ускорение темпов развития науки и техники привели к следующему:

а) непрерывному росту потребности в специалистах в области компьютерной техники;

б) резкому сокращению сроков морального старения изделий компьютерной техники и необходимости своевременной их замены более совершенными, а так же изучения возможностей новых компьютеров, приходящих на смену старым;

в) сжатым срокам, отводимым на изучение нового технического и программного обеспечения компьютерной техники.

г) увеличению общей нагрузки на учащихся.

Указанные особенности развития средств компьютерной техники сделали процесс обучения весьма сложным и трудоемким. Объем знаний в области компьютеров и программного обеспечения к ним достиг таких размеров, что для начинающих, охватить полностью даже отдельные требуемые области невозможно.

Основной целью написания этого пособия является облегчение получения знаний, необходимых для квалифицированной работы на ЭВМ и изучения курса "Информатика" всех форм обучения.

3

1.ИНФОРМАТИКА КАК НАУКА, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

1.1.Информация в окружающем нас мире

Сигналы и данные

Все, что нас окружает и с чем мы сталкиваемся ежедневно,

относится либо к физическим телам, либо к физическим полям. Со-

стояния абсолютного покоя не существует и физические объекты находятся в состоянии непрерывного движении и изменения, которое сопровождается обменом энергией и ее переходом из одной формы в другую.

Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов, то есть, все сигналы имеют в своей основе материальную энергетическую природу. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные изменения свойств - это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать иными способами - при этом возникают и регистрируются новые сигналы, то есть, образуются данные.

Данные - это зарегистрированные сигналы.

Данные и методы

Обратим внимание на то, что данные несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире, поскольку они являются регистрацией сигналов, возникших в результате этих событий. Однако данные не тождественны информации.

Для того чтобы получить из данных информацию, необходимо наличие метода преобразования данных в информацию.

Прослушивая передачу радиостанции на незнакомом языке, мы получаем данные, но не получаем информацию так как не владеем методом преобразования данных в известные нам понятия. Если эти данные записать на лист бумаги или на магнитную ленту, изменится форма их представления, произойдет новая регистрация и, соответственно, образуются новые данные. Такое преобразование можно использовать, чтобы все-таки извлечь информацию из данных путем подбора метода, адекватного их новой форме. Для обработки данных, записанных на листе бумаги, адекватным может быть метод перевода со словарем, а для обработки данных, записанных на

4

магнитной ленте, можно пригласить переводчика, обладающего своими методами перевода, основанными на знаниях, полученных в результате обучения или предшествующего опыта.

Понятие об информации

Несмотря на то, что с понятием информации мы сталкиваемся ежедневно, строгого и общепризнанного ее определения до сих пор не существует, поэтому вместо определения обычно используют понятие об информации. Понятия, в отличие от определений, не даются однозначно, а вводятся на примерах, причем каждая научная дисциплина делает это по-своему, выделяя в качестве основных компонентов те, которые наилучшим образом соответствуют ее предмету и задачам.

Для информатики как технической науки понятие информации может звучать следующим образом.

Информация - это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов.[1,2]

Рассмотрим данное выше определение информации.

1.Динамический характер информации. Информация не яв-

ляется статичным объектом - она динамически меняется и существует только в момент взаимодействия данных и методов. Все прочее время она пребывает в состоянии данных. Таким образом, информация существует только в момент протекания информационного процесса. Все остальное время она содержится в виде данных.

2.Требование адекватности методов. Одни и те же данные могут в момент обработки давать разную информацию в зависимости от степени адекватности взаимодействующих с ними методов. Например для человека, не владеющего китайским языком, письмо, полученное из Пекина, дает только ту информацию, которую можно получить методом наблюдения (количество страниц, цвет и сорт бумаги, наличие незнакомых символов и т. п.). Все это информация, но это не вся информация, заключенная в письме. Использование более адекватных методов даст иную информацию.

3.Характер взаимодействия данных и методов.

На свойства информации влияют как свойства данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, взаимодействующих с данными в ходе информационного процесса

5

Свойства информации

Характерной особенностью информации, отличающей ее от других объектов природы и общества, является отмеченный выше дуализм: на свойства информации влияют как свойства данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, взаимодействующих с данными в ходе информационного процесса.

Можно привести немало разнообразных свойств информации. Каждая научная дисциплина рассматривает те свойства, которые ей наиболее важны. С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие свойства [1,2]:

1)объективность,

2)полнота,

3)достоверность,

4)адекватность,

5)доступность,

6)актуальность информации.

1.Объективность и субъективность информации. Понятие объективности информации является относительным. Это понятно, если учесть, что методы являются субъективными. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. Так, например, принято считать, что в результате наблюдения фотоснимка природного объекта или явления образуется более объективная информация, чем в результате наблюдения рисунка того же объекта, выполненного человеком. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается. (Реальные свойства объекта или понимание субъекта, который смотрит на объект) Обратим внимание на то, что здесь речь идет не о повышении объективности данных, а о повышении их достоверности (это совсем другое свойство).

2.Полнота информации. Полнота информации во многом характеризует качество информации и определяет достаточность

данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса.

6

3.Достоверность информации. Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными» - всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются определенным уровнем «информационного шума». Если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается. В этом случае для передачи того же количества информации требуется использовать либо больше данных, либо более сложные методы.

4.Адекватность информации - это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации

вслучае применения к ним неадекватных методов.

5.Доступность информации - мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация оказывается недоступной. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация.

Актуальность информации - это степень соответствия информации текущему моменту времени. Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммерческую ценность информации. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям.

7

1.2. Данные, операции с ними, кодирование

Носители данных

Самым распространенным носителем данных является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик ее поверхности. Изменение оптических свойств (изменение коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) используется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CD-ROM). В качестве носителей, использующих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных путем изменения химического состава поверхностных веществ носителя широко используется в фотографии. На биохимическом уровне происходит накопление и передача данных в живой природе.

Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающей способности (количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения) и динамическим диапазоном (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). От этих свойств носителя нередко зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и достоверность. Так, например, мы можем рассчитывать на то, что в базе данных, размещаемой на компакт-диске, проще обеспечить полноту информации, чем в аналогичной по назначению базе данных, размещенной на гибком магнитном диске, поскольку в первом случае плотность записи данных на единице длины дорожки намного выше. Для обычного потребителя доступность информации в книге заметно выше, чем той же информации на компакт-диске, поскольку не все потребители обладают необходимым оборудованием.

Задача преобразования данных с целью смены носителя относится к одной из важнейших задач информатики. В структуре стоимости вычислительных систем устройства для ввода и вывода данных, работающие с носителями информации, составляют до половины стоимости аппаратных средств.

8

Операции с данными

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. В структуре возможных операций с данными можно выделить основные:

•сбор данных - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;

•формализация данных - приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;

•фильтрация данных - отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;

•сортировка данных - упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;

•архивация данных - организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;

•защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;

•транспортировка данных - прием и передача (доставка и поставка) данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя - клиентом;

•преобразование данных - перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных часто связано с изменением типа носителя, например книги можно хранить в обычной бумажной форме, но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку. Необходимость в многократном преобразовании данных возникает также при их транспортировке, особенно если она осуществляется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно упомянуть, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые изна-

9